МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Электричество или электрическая энергия в настоящее время является основным видом энергии. Но с развитием темпов роста цивилизации в целом, потребность в электроэнергии с каждым годом растет, а количество природных энергоресурсов для ее производства ограничено. В связи с этим человечество столкнулось с необходимостью поиска альтернативных энергоресурсов. Наряду с разведкой и разработкой новых залежей угля, нефти и других видов органического топлива, которые используются в классических способах производства электроэнергии, во многих странах ведутся разработки новых перспективных технологий производства электроэнергии, в том числе в таких как магнитогидродинамический генератор.

Магнитогидродинамический генератор – энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела, движущегося в магнитном поел, преобразует непосредственно в электрическую энергию. В МГД-генераторе происходит прямое образование механической энергии движущейся среды в электрическую энергию. Также, как и в обычных машинных генераторах, принцип работы МГД-генератора основан на явлении электромагнитной индукции, то есть на возникновении так в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля. Но, в отличии от машинных генераторов, в МГД-генераторе проводником является само рабочее тело.

Устройство генератора таково, в камере сгорания при сжигании нефти, керосина или природного газа создается высокая температура 2000-3000 К, при которой газообразные продукты сгорания ионизируются, образуя электронно-ионную плазму.

Раскаленная плазма движется по расширяющемуся каналу в несколько метров, в котором ее внутренняя энергия превращается в кинетическую энергию и скорость возрастает до 2000м/с. Так же, как и металлический проводник, плазма в целом нейтральна, но влетая в область сильного магнитного поля, составляющие ее частицы разных знаков под действием силы Лоренца разделяются. Электроны, достигнув нижнего электрода, движутся по внешней цепи по сопротивлению нагрузки к другому электроду, где нейтрализуют положительные ионы.

В сравнении с электромашинными генераторами МГД-генератор имеет несколько преимуществ. В МГД-генераторе сильно нагрета только плазма и отсутствуют движущиеся детали, подвергаемые подобно лопатками турбин одновременному воздействию больших механических напряжений и высоких температур. Возможность использовать огнеупорные материалы и применять охлаждение неподвижных металлических деталей, соприкасающихся с плазмой, позволяет повысить температуру рабочего тела и КПД установки. Для температуры плазмы, равной при входе Т1=2500К, а на выходе Т2=300К, теоретическое значение КПД составляет примерно 90%. Однако в разных условиях температура отработанных газов на выходе из канала больше 300К. но если отработанные и уже ионизированные продукты сгорания для получения пара и приведения в действие турбин электромагнитного генератора, то КПД такой установки будет 50-60%. А это почти вдвое превышает реальный КПД тепловых электростанций. Значит при том же расходе топлива с помощью МГД-генератора можно получить вдвое больше электроэнергии. МГД-генераторы со сверхпроводящими магнитами отличаются относительно малым весом на единицу выдаваемой мощности.

Поэтому их особенно разумно использовать в авиации или при космических полетах. Еще одним преимуществом МГД-генератора является то, что они могут развивать полную мощность, измеряемую сотнями миллионов ватт, всего за несколько секунд после выпуска. Поэтому МГД-генераторы выгодно применять как резервные источники электроэнергии на случай увеличения потребления энергии в энергосистемах.

Теоретически, существуют множество направлений промышленного применения МГД-генераторов. В современном МГД-генераторе совмещены электрический двигатель и электрическая машина. Прогресс в импульсивной МГД-энергетике был достигнут благодаря использованию специальных типов топлива и окислителей, позволяющих получать сверхзвуковые потоки низкотемпературной плазмы с достаточно высокими значениями электрической проводимости. В пороховом МГД-генераторе используется топливо ракетного типа, отличающееся от обычного ракетного топлива наличием в составе специальных легкоионизирующих добавок на основе калия и цезия, обеспечивающих при высоких температурах электропроводность продуктов сгорания. Использование специальных пороховых плазмообразующих топлив позволило обеспечить самовозбуждение МГД-генераторов, высокие значения их удельных энергетических характеристик, рекордные входные мощности, компактность и автономность

Высокий КПД, простота конструкции, малые габариты МГД-генераторов при большей мощности позволяют надеяться, что с преодолением их основного недостатка сравнительно небольшого срока службы, вызванного износом стенок сопла, они начнут широко применятся для получения электроэнергии в промышленных масштабах.

Список литературы:

1. Магнитогидродинамический генератор [Электронный ресурс]. – Большая Российская Энциклопедия.